关于污水处理工艺设计——毕业设计论文

毕 业 设 计 作 品 题 目：关于污水处理工艺设计姓 名： 专 业：机电一体化班 级：学 号：校内指导老师：校外指导老师：填表日期： 湘潭医卫职业技术学院教务处制湘潭医卫职业技术学院 毕业设计作品二级学院医电学院专 业 机电一体化班 级 姓 名学 号校内指导老师毕业设计名称关于污水处理工艺设计校外指导老师毕业设计时间 关于城市污水处理系统的工艺设计摘 要随着社会经济的发展，环境问题越发为人们所关注。污水对水环境的污染表现尤为突出，污水排放前必须依法进行净化处理。本论文围绕我国城市污水处理厂工艺设计，分析了其中存在的问题;通过理论分析、模型设计和案例分析，研究了如何科学地确定城市污水处理工艺，为设计出投资小、运行费用低、出水质量好的污水城市处理厂奠定理论基础。本论文在阅读国内外大量文献资料的基础上，将定量分析和定性分析相结合、理论分析和案例分析相结合，采用比较方法对我国城市污水处理工艺问题进行了深入研究。论文引入层次分析法，将设计中一些半定性、定量的问题转化为定性分析与定量分析结合的系统分析方法。将各种因素层次化，并逐层比较多种关联因素。对各评价指标应用权重的概念，建立了城市污水处理厂的工艺方案选择的优化模型，并与现行的城市污水处理厂可行性分析中以经验数据为主的方案选择相比。使得提出的方案更能客观地反映系统要素的全面影响、评价结果更为科学合理。【关键词】：污水处理；城市污水处理厂；污水处理工艺；层次分析法Design of sewage treatment control systemAbstract：With the development of social economy, environmental problems become more and more attention by people. The sewage on the water environment pollution is particularly prominent, must be carried out according to the purification of sewage before discharge. This paper focuses on process design of our country city sewage treatment, analyses the existing problems; through theoretical analysis, model analysis and case study design. How to scientifically determine the city sewage treatment technology, to design a small investment, low operation cost, lay the theoretical foundation of good water quality of the sewage treatment plant in the city.This thesis is based on reading a large number of domestic and foreign literature, quantitative analysis and qualitative analysis, theoretical analysis and case analysis is a combination of a comparative method of using technology of wastewater treatment in China city were studied.This paper introduces the analytic hierarchy process, the design of some semi qualitative and quantitative problems into system analysis method of combining qualitative analysis with quantitative analysis. The factors of hierarchy, and layer comparison of various related factors. The concept of the evaluation index of the application, the optimization model is established to choose the city sewage treatment plant process the scheme, and compared with the existing city sewage treatment plant feasibility analysis to empirical data based scheme. The proposed scheme can more objectively reflect the comprehensive influence of system factors, the evaluation result is more scientific and reasonable.【Keywords】: Wastewater treatment; municipal wastewater treatment plant; Wastewater treatment process; analytic hierarchy process目 录第一章 绪 论11.1 城市污水处理设施的现状11.2 我国城市污水处理工艺技术的现状1第二章 城市污水处理的发展趋势52.1 经济发展与污水处理事业协调发展52.2城市污水处理的重点和难点52.3城市污水集中处理52.4 水质控制指标越来越严62.5 污水处理工艺选择机制加强62.6 污水再生水回用62.7 重视中小城镇污水治理72.8 污水处理行业的运营机制的改变72.9 工业废水与生活污水的分别处理72.10 污泥的无害化与资源化82.11 污水处理的低成本、低能耗和高效化8第三章 城市污水处理工艺选择93.1 城市污水处理工艺选择的原则93.1.1 技术合理103.1.2 经济节能103.1.3 易于管理103.1.4 重视环境113.2 主要工艺及其适用性113.2.1 物理处理法113.2.2 生物处理法123.2.3 污泥处理18结束语20参考文献21致 谢23 第一章 绪 论典型的城市污水处理工艺流程主要包括物理处理、生化处理(水线)、污泥处由物理处理以及生化处理构成的系统属于二级处理系统，其BODE和SS去除率可达到90%-98%。处理效果介于一级和二级处理之间的一般称为强化一级处理、一级半处理或不完全二级处理，主要有高负荷生物处理法和化学法两大1.1 城市污水处理设施的现状新中国建立以来，国内污水处理行业的发展大致可分为四个阶段:上世纪50, 60年代为起步期，当时全国有污水处理厂近10座，单厂最大规模为每天5万立方米。70, 80年代行业进入发展初期，天津市纪庄子污水处理厂的投产，带动了新建污水处理厂几十座，单厂最大处理规模已达每天26万立方米。从上世纪90年代到2000年，随着我国“九五”正式启动对“三河”(淮河、海河和辽河)、“三湖”(太湖、巢湖、滇池)以及环渤海湾地区的水污染治理，南水北调和北京水资源保护，在这些地区和项目中，国家规划将建设多座城市污水处理厂，我国污水处理行业开始加速发展。到2000年底，全国已建成城市污水处理厂427座，污水处理率达到34，单厂最大处理规模达到每天60万立方米。进入21世纪，我国污水处理行业继续快速发展，截至2005年底，全国661个设市城市中，已有383个城市建成污水处理厂 792座，污水处理率由2000年的34%提高到52，超过“十五”目标7个百分点，并形成了适合我国国情的污水处理技术路线和管理机制。其中，有135个城市的污水处理率已达到或接近70，单厂处理规模达到每天100万立方米。虽然由于国家和各级政府对环境保护重视程度的不断提高，我国污水处理行业正在快速增长，污水处理总量逐年增加，城镇污水处理率不断提高。但目前中国污水处理行业仍处于发展的初级阶段。一方面，我国目前的污水处理能力尚跟不上用水规模的迅速扩张，管网、污泥处理等配套设施建设严重滞后。另一方面，我国的污水处理率与发达国家相比，还存在着明显的差距，且处理设施的负荷率低。截至2005年底，我国还有278个城市没有建成污水处理厂，且至少有30多个城市约50多座污水处理厂运行负荷率不足30%或者根本没有运行。此外，全国各地区的污水处理水平也很不平衡。1.2 我国城市污水处理工艺技术的现状类，BOD。去除率达45%-75%。具有生物除磷脱氮功能的二级处理系统通常称为深度二级处理。为了去除特定的物质，在二级处理之后设置的处理系统属三级处理，例如化学除磷，絮凝过滤，活性炭吸附等。在我国，近年来新建的城市污水处理厂多数是生物二级处理，基建投资大，令多数中小城镇无法接受。然而，“化学强化一级处理”法，有一次性投资少，运行费用可控制在较低水平优点。因此这些城镇的污水处理厂可以分期建设，在近期内先大力发展并逐步普及一级处理厂，经过强化一级处理，以较少的投资削减较大量的污染负荷，到条件成熟后再建设二级处理工艺。这对我国这样经济尚不发达而环境污染又较严重的国家，具有十分重要的现实意义。由于我国地域辽阔，气候跨度大，经济发展水平差异较大;加之城市污水处理厂的建设资金来源多样，技术支持、提供和服务方较多;已建的城市污水处理厂的规划、设计、建设和管理有着较强的地域性。我国城市污水处理厂的以上建设特点决定了其处理工艺种类型的多样性。城市污水处理厂采用的工艺基本上包括了世界各国的先进工艺，主要有:传统活性污泥法、AB(吸附生物降解)工艺、A /0(厌氧一好氧)工艺、A/A/0(厌氧一缺氧一好氧)工艺、水解(酸化)、氧化沟、SBR(间歇曝气活性污泥法或序批式活性污泥法)、BAF(强化曝气生物滤池)工艺及其变型工艺和自然净化系统(如生物稳定塘及土地处理)等污水处理工艺。其中采用普通活性污泥法和氧化沟工艺的城市污水厂占污水厂总数的67%，处理能力占61%。工艺随着处理水质要求的不断提高也在逐步发展，并日益趋向与传统污水处理工艺相结合。我国80年代以前建设的城市污水处理厂大部分采用普通曝气法活性污泥处理工艺，由于该工艺主要以去除 BOD和SS为主要目标，对氮磷的去除率非常低。为了适应水环境及排放要求，一些污水处理厂正在进行改造，增加或强化脱氮和除磷功能。AB法污水处理工艺于80年代初开始在我国应用于工程实践。由于其具有抗冲击负荷能力强、对pH变化和有毒物质具有明显缓冲作用的特点，故主要应用于污水浓度高、水质水量变化较大，特别是工业污水所占比例较高的城市污水处理厂。该法由德国Bohuke教授首先开发。该工艺对曝气池按高、低负荷分二级供氧，A级负荷高，曝气时间短，产生污泥量大，污泥负荷2.5kgBOD/(kgMLSSd)以上，池容积负荷6kgBOD/ (m3d)以上;B级负荷低，污泥龄较长。A级与B级间设中间沉淀池。二级池子F/M污染物量与微生物量之比)不同，形成不同的微生物群体。AB法尽管有节能的优点，但不适合低浓度水质，A级和B级亦可分期建设。A/A/0法(Anaerobic-Anoxic-Oxic)由于对城市污水处理的出水有去除氮和磷的要求，故国内10年前开发此厌氧一缺氧一好氧组成的工艺。利用生物处理法脱氮除磷，可获得优质出水，是一种深度二级处理工艺。A/A/0法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成:一是除磷，污水中的磷在厌氧状态下(DO0.3mg/ L )，被聚磷菌释放出，在好氧状况下又被更多地吸收，污水中的磷便被以剩余污泥的形式排出系统。二是脱氮，缺氧段要控制DO12.5)，BOD/TKN为1.5-3.5,COD/TP为30-60,BOD/TP为16-40(一般应20)。若降低污泥浓度、压缩污泥龄、控制硝化，以去除磷、BODS和COD为主，则可用A/0工艺。有的城市污水处理的出水不排入湖泊，利用大水体深水排放或灌溉农田，可将脱氮除磷放在下一步改扩建时考虑，以节省近期投资。目前氧化沟工艺是我国采用较多的污水处理工艺技术之一。本工艺50年代初期发展形成，因其构造简单，易于管理，很快得到推广，且不断创新，有发展前景和竞争力，当前可谓热门工艺。SBR法(Sequencing Batch Reactor)早在20世纪初已开发，由于人工管理繁琐未予推广。此法集进水、曝气、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四个或三个池子构成一组，轮流运转，一池一池地间歇运行，故称序批式活性污泥法。现在又开发出一些连续进水连续出水的改良性SBR工艺，如工CEAS法、CASS法、工DEA法等。这种一体化工艺的特点是工艺简单，由于只有一个反应池，不需二沉池、回流污泥及设备，一般情况下不设调节池，多数情况下可省去初沉池，故节省占地和投资，耐冲击负荷且运行方式灵活，可以从时间上安排曝气、缺氧和厌氧的不同状态，实现除磷脱氮的目的。但因每个池子都需要设曝气和输配水系统，间歇排水水头损失大，池容的利用率不理想，因此，一般来说并不太适用于大规模的城市污水处理厂。随着我国对水环境质量要求的提高，修订后的国家污水综合排放标准(GB8978-1996)及城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)也越来越严，特别是对出水氮、磷的要求提高，使得新建城市污水处理厂必须考虑氮磷的去除问题。由此开发了改良A/0, A/A/0等工艺，并已开始在实际工程中应用。如天津东郊污水处理厂、北京清河污水处理厂等。从工程规模上看，一批大型污水处理厂的相继建成投产标志着我国污水处理事业发展到一个崭新的阶段。如:我国20世纪最大的污水处理厂高碑店污水处理厂，处理规模100万m3/d；目前全国最大的城市污水处理厂上海竹园污水处理厂正在设计之中，其规模为170万m3/d。第二章 城市污水处理的发展趋势目前我国新建及在建的城市污水处理厂所采用的工艺中，各种类型的活性污泥法仍为主流，占90%以上，其余则为一级处理、强化一级处理、生物膜法及与其他处理工艺相结合的自然生态净化法等污水处理工艺技术。尽管我国的污水处理事业得到了长足的发展，但是我们清醒地看到，我国工农业生产发展的步伐很快，特别是改革开放的20年，乡镇企业的诞生使我国的企业结构发生了变化，有些企业在追求经济效益时忽视了社会、环境效益，带来严重环境污染。我国城市污水处理的发展趋势表现在以下方面:2.1 经济发展与污水处理事业协调发展经济发展与水环境污染是成正比的，也就是说经济发展的速度越快，相应带来的水环境污染就越严重。人民生活离不开水，工农业生产发展更离不开水，排出来的无论是生活污水还是工业废水都会带来不同程度的污染。经济的发展是需要资金投入的，保护环境不受污染，同样也需要钱，当资金有限的时候，就需要将经济发展和保护环境这两项硬指标进行有机的协调，不能造成顾此失彼或厚此薄彼的局面。若顾经济发展失环境保护，就会产生环境严重受到污染，再投入相当的资金也不会治理到原来的清洁环境。要避免环境污染的进一步恶化，我们要采取措施坚持基本建设项目要做到生产线与污染治理同步实施；坚持从改革生产工艺入手，解决污染从源头开始，进行清洁生产，生产绿色产品，从工艺上解决污染的措施；坚持对己经建成投产但由于没有污染治理措施而造成污染的生产线，要提出限期治理的要求，帮助他们制定有可操作性的实施方案。2.2城市污水处理的重点和难点随着城市水体富营养化程度加剧，各种具有除磷脱氮的新工艺开始应用，污水处理工艺技术由过去只注重去除有机物发展为具有除磷脱氮功能。城市污水处理的重点和难点转为氮、磷营养物质的去除。2.3城市污水集中处理为推动产业发展，国家实施颁发了关于加快城市污水集中处理工程建设的若干规定。“城市排水应统一规划，纳入国家和各级人民政府的建设规划，与城市建设协调发展”的基本原则及排污单位应执行“节水、减污、净化、再用”的技术政策，同时对发展序列、保障政策和实施措施等也做了明确规定。关于防治水污染技术政策的规定和水污染防治法实施细则等文件中也规定，除少数大型企业或远离城镇的企业，可自行处理达标利用或排放外，其他能排入城市排水管网的，应由以企业单独治理为主逐步过渡到以城市汇水区为单元、区域综合治理为主。城市污水处理发展的趋势必然为由单独分散处理转为城市污水集中处理。2.4 水质控制指标越来越严随着我国对水环境质量要求的提高，国家的污水综合排放标准也越来越严，使得水质控制指标向着越来越严的方向发展。2.5 污水处理工艺选择机制加强有关部门应有专门机构负责在污水处理厂立项中选择适合当地实际水质状况的工艺方案的审批工作，有关部门与国家计划部门应紧密配合，严格把关，正确选择，就会使不必要的浪费问题消灭在萌芽中，从而也会节省一批基本建设投资，使建设资金发挥更大的社会、环境效益。2.6 污水再生水回用污水经过不同深度的处理后，成为了人们的第二水资源。污水经过处理不能得到合理的使用，就会淡化了污水处理的意义。世界的淡水资源极端紧缺，前联合国秘书长德奎利亚尔曾讲到:“过去人类最可怕的是战争，未来人类最可怕的是淡水资源的紧缺”。淡水资源面临取尽，使人类产生巨大的危机感。中国水资源的拥有量在世界排名第121位，可见我国水资源的占有量居于世界排位之后，说明我国淡水资源匾乏，需引起我们高度关注，并在节约用水的同时还要积极开发第二水资源。实践证明来源较为可靠的再生水是第二水资源之一，但是人们对再生水的认识有偏见，认为再生水是由污水经过处理后获得的，归根还是污水，所以不能得到重用，因此给再生水利用渠道的开发造成了极大的困难。面对淡水资源的宝贵要求，人们重新认识再生水，把再生水利用的渠道拓宽，要因地制宜根据需要确定利用途径，充分利用经污水处理厂净化后的再生水。2.7 重视中小城镇污水治理城市污水是指纳入和尚未纳入城市污水收集系统的生活污水和工业废水之混合的污水。根据城市污水处理及污染防治技术政策(建城2000 124号)，我国城市污水处理厂按照规模一般分为3个等级，即10万t/d以下(含10万t/d)、10-20万t/d(含20万t/d)和20万t/d以上。截至2001年底，我国的城市总数662个，县1660个，我国的城市总人口达到3. 176亿，是世界上城市及城市人口最多的国家。但我国现有超过50万人的大城市(在我国50万人以上城市为大城市)81个，全国的城市绝大多数为中小城市，中小城市相对大城市来说普遍存在着城市基础设施落后，其中城市污水处理设施严重滞后于城市建设、经济发展和人民生活水平的提高，成为城市可持续发展的阻障因素，现状鱼待改变。按照国家的部署和要求，我国中小城市污水处理设施建设的步伐在加快，一大批城市污水处理设施在建设或在规划和设计之中，中小城镇污水污染与治理问题开始受到重视。2.8 污水处理行业的运营机制的改变污水处理厂的运营机制由事业型转变为企业经营型，由过去的政府承担运行费转变为企业按照市场经济模式自己去收费(要合理的收费)，这样就避免了一些地区出现的无运行经费而造成停运和有多少经费处理多少污水的不正常状态。为了解决资金短缺的问题，我国各地政府开始把污水处理作为一项产业，开征污水处理费，用于城市污水处理设施的建设和运营。由于有了正常的合理的固定的收费渠道，从而也保证了污水处理厂的正常运行。2.9 工业废水与生活污水的分别处理在城市老区，有许多的工厂建在了居民区，致使生活污水和工业废水混合一起，经下水道进入污水处理厂，对这种混合污水在处理时会遇到较大的困难。因工业污水中存在的有毒物质，会使活性污泥中毒甚至使其完全丧失其活性，严重影响处理效果。有时由于毒性物质的冲击负荷使运行失常，只能停止运行，重新培养活性污泥，然后再重新运行。因此，为了使城市污水处理厂保持长期的正常运行，最好只接受和处理生活污水和与其成分、性质相似的工业废水，如食品加工废水、乳品加工废水等。而重金属废水、制浆造纸废水、纺织印染废水、酿造废水和垃圾渗滤液等应单独处理。2.10 污泥的无害化与资源化全国污水处理厂产生的污泥其最终处置均存在不同程度的问题，污泥的最终处置不能用统一的模式，要根据污泥的成分分类结合本地区的具体实情来选择最终处置的途径。纯生活污水处理厂产生的污泥经过无害化处理后，可用做农肥。工业废水与生活污水混合的污水处理厂产生的污泥也要经过无害化处理后可制作用于园林、绿化、鲜花的肥料。纯工业废水(特别是重金属及有毒害物质含量较高的)产生的污泥不能作为肥料，避免造成二次污染，其最终处置的方向要进行无机化。无机化的污泥可做为建筑材料的原料，还要将无机化过程中产生的余热进行回收，达到综合利用节约能源的目的，从而降低污泥无机化处理的成本。2.11 污水处理的低成本、低能耗和高效化2000年斯德哥尔摩国际水研会上，与会者认为现在通用的活性污泥法处理工艺，是高投入和高能耗的处理方式，总体的环境效益并不理想，在去除水中污染物的同时，消耗了大量的电能和化学药剂，又造成另外的污染，包括大气污染和固体废物的污染。因此，这次会议特别提倡采用环境友好的生态技术，如推广使用节水或污水厕所，以及就近从冲洗厕所的污水中分离回收粪便并通过厌氧发酵和堆肥处理将起制成有机肥料，用于农田和园林。第三章 城市污水处理工艺选择目前我国所采用的污水处理方法之中，最主要也最为成熟的是活性污泥法。其作为当前应用较为广泛的一种生物处理技术，包含传统活性污泥法、前段缺氧(厌氧)A/o法和A2/O法、序批式的SBR, CASS法、氧化沟法等。在此，我们根据具体的工艺设计要求，选择了技术先进且成熟可靠的“厌氧、好氧”法作为主处理工艺。下面对各部分工艺流程分别进行探讨和研究，针对每一部分分析其工作方式和作用，从而为完成整个系统控制策略的设计提供依据。污水处理所用的方法是基于物理、化学、物理化学、生物等原理的基础上发展起来的。物理方法主要包括有:过滤、离心、沉淀和上浮。化学方法主要包括有:混凝、中和、化学沉淀和氧化还原。物理化学方法主要包括有:吸附、离子交换、萃取和膜析。生物方法主要包括有:好氧、兼性和厌氧生物处理。中小城镇污水主要是生活污水，一般其水质为COD500mg/L,pH=6.5-7.5,BODS250mg/L,SS500mg/L，色度(稀释倍数法)100，含有一定量的氮和磷，且水质水量的波动较大，可生化性好。污水二级生化处理工艺发展较快，如活性污泥法发展出了AB工艺、A/0工艺、AZ/0工艺、UCT工艺、氧化沟工艺系列、SBR工艺系列、BIOLAK, LINDOX工艺、OCO工艺等。氧化沟工艺又衍生出Pasveer氧化沟、Carrousel氧化沟、Orbal氧化沟、D型氧化沟、T型氧化沟、DE型氧化沟、一体化氧化沟等。SBR工艺又衍生出UNITANK, ICEAS, CASP, CASS, IDEA, DAT-IAT, MSBR等新工艺。生物膜法技术发展出生物转盘、普通生物滤池、高负荷生物滤池、曝气生物滤池、BIOSTYR滤池、B工OFOR滤池、生物接触氧化工艺、生物流化床工艺等。我国自主知识产权的城市污水处理新工艺一水解一好氧生物处理工艺也得到了发展，根据后处理工艺的不同，它又分为水解一活性污泥处理工艺、水解一氧化沟处理工艺、水解一接触氧化处理工艺、水解一土地处理工艺和水解一氧化塘处理工艺等;另外，活性污泥法与生物膜法相结合发展出LINPOR工艺。生态处理技术由过去单独使用稳定塘、土地处理、湿地处理，向这几种工艺进行合理组合、综合利用的方向发展。3.1 城市污水处理工艺选择的原则根据污水水量、水质和处理水排放出路(受纳水体或污水再生利用)，结合当地自然条件、经济状况、技术水平及管理人员素质，进行多方案技术经济比选后再行确定，至少考虑三个比选方案为宜。选择主要原则如下:3.1.1 技术合理首先应采用能够保证处理要求和处理效果，技术合理、成熟可靠的处理工艺。同时可结合处理厂所在城市的具体情况和工程性质，积极稳妥地采用污水处理新技术和新工艺，对在国内首次选用的新工艺、新技术，必须经过中试或生产性试验，提供可靠的设计参数后方可采用。一方面，应当重视工艺所具备的技术指标的先进性，同时必须充分考虑适合中国的国情和工程的性质。城市污水处理工程不同于一般点源治理项日，它作为城市基础设施工程，具有规模大、投资高的特点，且是百年大计，必须确保百分之百的成功。工艺的选择更注重技术先进而且成熟，对水质变化适应性强，出水达标且稳定性高，污泥易于处理的工艺。针对出水有回用要求的要选用深度处理工艺，对有脱氮、除磷要求的要考虑具有脱氮、除磷效果的工艺。3.1.2 经济节能工程造价低，省能耗，省运行费及占地少。“运行费用低、造价低和占地少”是经济节能的基本要求。对于城市污水处理，运行费用主要是两大因素:一是提升泵房电耗，一般占运行费用的20%-30%，主要与出水水位标高、进水管底高程和工艺流程损失有关;二是鼓风机房电耗，一般占运行费用的50%-60%,主要与进出水BOD。或氨氮等要求有关。因此不同工艺本身对电耗影响较小，即工艺对运行费用的影响相对较小，但造价和占地则不同，在比较工艺的积极性方面主要是投资和占地因素间的比较。合理确定处理标准，选择简捷紧凑的处理工艺，尽可能地减少占地，力求降低地基处理和土建造价。同时，必须充分考虑节省电耗和药耗，把运行费用减至最低。对于我国现有的经济承受能力来说，尤为重要。3.1.3 易于管理运行管理简单，控制环节少，易于操作。城市污水处理是我国的新兴行业，专业人才相对缺乏。在工艺选择过程中，必须充分考虑到我国现有的运行管理水平，尽可能做到设备简单，维护方便，适当采用可靠实用的自动化技术。应特别注重工艺本身对水质变化的适应性及处理出水的稳定性。3.1.4 重视环境厂区平面布置与周围环境相协调，注意厂内噪声控制和臭气的治理，绿化、道路与分期建设结合好。最大限度地消除二次污染是污水处理厂进行工艺选择必须考虑的因素之一。事实上任何一种工艺总有是有利有弊，关键在于适用性如何。在工程实践中，应该具休情况具体分析，因地制宜，综合比较，取长补短，作出较为优化的选择。3.2 主要工艺及其适用性污水处理就是采用各种方法将污水中所含有的污染物分离出来，或将污水中有害物质转化成无害物质，从而使污水得到净化。可分为物理法、化学法和生物法三种。物理法是在处理过程中不改变其化学性质，利用物理作用分离去除水中呈悬浮状态的物质。包括重力分离法、离心分离法、筛滤法等。化学法主要利用化学反应的作用来处理或回收废水中的溶解物或胶体物，包括:混凝法、酸碱中和法、氧化还原法、离子交换法等，需较高的运行费用，多用于饮用水处理、特种工业用水处理、有毒工业废水处理等。生物法是利用微生物新陈代谢功能，使污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被降解并转化为无害物质，使污水得以净化。生物法包括活性污泥法和生物膜法。3.2.1 物理处理法图1 沉淀法工艺流程物理(一级)处理工段包括格栅、沉砂池、初沉池等构筑物，以去除粗大颗粒和悬浮物为目的，处理的原理在于通过物理法实现固液分离，将污染物从污水中分离，这是普遍采用的污水处理方式。物理(一级)处理是所有污水处理工艺流程必备工程(尽管有时有些工艺流程省去初沉池)。其处理流程为:污水先经过格栅，截流粗大的污染物，再进入沉砂池将污水中较大的无机颗粒(沙粒等)分离出来，然后进入沉淀池去除大部分悬浮固体。城市污水一级处理BOD。和SS的典型去除率分别为25%和50%左右。在生物除磷脱氮型污水处理厂，一般不推荐曝气沉砂池，以避免快速降解有机物的去除；在原污水水质特性不利于除磷脱氮的情况下，初沉池的设置与否以及设置方式需要根据水质特征的后续工艺加以仔细分析和考虑，以保证和改善脱氮除磷等后续工艺的进水水质。一级强化处理工艺运行虽然投资省，但处理效果差、运行费用高、污泥量大且后续处理有难度，因此采用较少。一般仅用于生化性较差的污水处理或当作二级生化处理的补充。3.2.2 生物处理法经过一级处理后的污水，BOD去除率只有20%左右，还必须进行二级处理，即生物处理。污水生化处理属于二级处理，以去除不可沉悬浮物和溶解性可生物降解有机物为主要目的，其工艺构成多种多样，可分成活性污泥法、生物膜法、生物稳定塘法和土地处理法等四大类。日前大多数城市污水处理厂都采用活性污泥法。生物处理的原理都是通过微生物的氧化分解、还原合成能力，将污水中的有机物分解成无机物，将有毒物质转化为无毒物质，同时得到微生物生长繁殖所需的营养与能量，最总使污水得以净化。（1）污水灌溉污水在农田里的净化过程:污水通过土壤时，土壤将污水中处于悬浮及胶体状态的物质截流下来，并在土壤颗粒表面形成生物膜。生物膜内有大量微生物，能吸附污水中的有机物质，并且利用渗入土壤空隙中的氧气，将有机物氧化成无机物，使污水得到净化。这个过程中所产生的无机物和放出的大量能量都是作物生长所需的养分。污水灌溉方法有三种:畦灌、沟灌、淹灌。畦灌即污水进入田畦后以薄层沿地表流动，在流动过程中渗入土壤。农作物与污水直接接触，卫生条件较差，易使土壤表面板结。沟灌即污水在沟内流动，流动过程中渗入渠底和渠壁，使土壤结构处于良好状态，不直接接触农作物，卫生条件好。淹灌在农田表面积蓄较深的污水层，让污水逐渐下渗到地下。污水灌溉优点很多，意义很大，但进行污水灌溉是有条件的，必须严格控制灌溉污水的水质。若控制不当，不仅不能促进农业生产，反而危害农作物，破坏土壤结构，污染地下水源和河流等，造成严重后果。（2）生物氧化塘生物氧化塘又称氧化塘，它是利用自然地形或稍加人工修正的浅水塘。其对污水的净化过程和自然水体的自净过程很相近。氧化塘是一个面积比较大的池塘。污水进入池塘后，首先被塘内的水所稀释，降低了污水中污染物的浓度；污染物中部分悬浮物逐渐沉积到水底形成污泥，使污水中污染物浓度降低。同时，污水中溶解和胶体状有机物在塘内大量繁殖的菌类、水生动物、藻类和水生植物的作用下逐渐分解，并被微生物等吸收，其中一部分在氧化分解的同时释放能量，另一部分用于合成新的有机物。在此进化过程中一些重金属和有毒有害组分可以很好地被去除。氧化塘可以看作是一个小的水生生态系统，它由作为生产者的藻类及水生植物和作为分解者的微生物所组成。污水在氧化塘内被净化的过程实质是一个水体自净的过程。氧化塘的工艺流程简单、造价低廉，节省能源、管理方便，运行费用低、能有效去除多种污染物，比较适合小规模的污水处理。a、优点 构造简单，便于因地制宜，基建投资少 易于维护方便，节省能源 对水量水质的变动有较强的适应能力，能够实现污水资源化，对污水进行综合利用，变废为宝b、缺点 占地面积过多 气候对稳定塘的处理效果影响较大 以孽生蚊蝇，散发臭味，恶化环境（3）活性污泥法活性污泥是有大量的各种各样的微生物和一些杂质纤维等互相交织在一起组成的微生物集团。活性污泥具有沉降、吸附以及氧化分解有机物的能力，是活性污泥法处理污水的主体。活性污泥法的主要构筑物是曝气池和二次沉淀池，经过初次沉淀池进行预处理的污水与回流的活性污泥同时进入曝气池，使污水与活性污泥充分混合接触，并供以足够的溶解氧，使废水中的有机物被活性污泥中的微生物分解而得到稳定后，混合物进入二次沉淀池。活性污泥与澄清水分离后，一部分活性污泥不断回流到曝气池，用来分解氧化污水中的有机物，澄清水则溢流排放。国内污水处理工艺大多采用活性污泥法。活性污泥法主要分为以下几大类:传统活性污泥法及其改进型、氧化沟法及其改进型、SBR法及其改进型、AB法及其改进型、其它类型，如UNITANK，水解酸化一好氧法等。1)传统活性污泥法传统活性污泥法又称普通活性污泥法，能够有效的去处污水中各种有机污染物质，技术成熟、运行稳定，特别适用于大型城市污水处理厂。图2 活性污泥工艺传统活性污泥法的特点： 承受冲击负荷能力强，易于管理，BOD去除率可达90以上，去除有机物或N, P效率高 工艺流程中设有初沉池 处理规模超过一定量后，基建费可降低因此，传统活性污泥法及改进型出水水质稳定，处理全流能耗小，运行费用较低，并且规模越大，优势越明显。传统活性污泥法的缺点： 传活性污泥处理系统曝气容积大，占用土地多 基建、运行费用高产生的污泥不稳定，须进行污泥稳定处理传统活性污泥法工艺，由于基建投资高;污泥产量高，处理费用高;设备复杂、运行管理要求高，对于资金短缺和运行管理水平落后的小城镇来说不适合采用。2)氧化沟法氧化沟污水处理技术是二十世纪五十年代在荷兰研制成功的，经过五十余年发展，已成为一种技术成型的污水处理工艺。氧化沟是一种改良的活性污泥法，其曝气池成封闭的沟渠形，污水和活性污泥混合液在其中循环流动，因此被称为氧化沟，又称环形曝气池。六十年代以来，氧化沟技术在欧洲、北美、非洲、大洋洲等地得到迅速推广和应用，经过多年的实践和发展，氧化沟处理技术不断完善，其封闭循环式的池形尤其适合于污水的脱氮除磷。采用氧化沟处理污水时，一般不设初沉池，并且通常采用延时曝气。氧化沟由于构造简单，运行简便且处理效果稳定，越来越受到重视，特别对于中、小型污水处理厂，优越性更加突出。目前氧化沟已广泛应用于国内外城市污水及各类工业废水的处理。随着对氧化沟处理技术的充分认识和不断进步，曝气装置的不断完善和多样化，氧化沟正以其基建费用低、运行管理方便，处理效果好，出水水质稳定等优点，逐步被大、中型污水处理厂图3 氧化沟工艺氧化沟工艺具有以下特点： 循环流量很大，进入沟内的污水立即被大量的循环水所稀释，应此具有承受冲击负荷的能力 由于污泥龄长，活性污泥产量少且趋于好氧稳定。一般可不设初沉池和污泥消化池，简化了工艺流程，减少了处理构筑物 可通过改变转盘、转刷、转碟的旋转方向、转速、浸水深度、和转盘、转刷、转碟的安装个数等，以调节整体供氧能力和电耗，使池内溶解氧值控制在最佳工况氧化沟工艺具有以下缺点： 循环式，运行工况可以调节，管理相对复杂; 表曝法供氧，设备氧管量大 污水停留时间长，泥龄长，电耗相对较高3)SBR法SBR法也称间歇曝气活性污泥法或序批式活性污泥法，SBR法的主体构筑物是SBR法反应池，污水在这个反应池中完成反应、沉淀、排水及排除剩余污泥等工序，使处理过程大大简化。SBR法采用周期交换运行的工作方式，每个周期的循环过程包括进水、反应、沉淀、排放和闲置五个工序，每个工序与特定的反应条件相联系(混合/静止，好氧/厌氧)，这些反应条件促使污水物理和化学特性有选择的改变，使出水得到完全处理。SBR工艺流程简单、管理方便、造价低、处理效果好、运行管理方便，很适合小城镇采用。图4 SBR的工艺流程 有机物降解与沉淀均在一个构筑物内完成，无需设独立的沉淀池及其刮泥系统，节省占地，造价低 承受水量、水质冲击负荷能力较强 污泥沉降性能好，不易发生污泥膨胀 通过控制曝气池内溶解氧的浓度，使池内交替出现缺氧、好氧状态，实现脱氮功能，没有混合液回流系统 扩建方便。SBR工艺的缺点如下: 运行管理需要可靠的仪器和自控系统作保证; 人工操作难度大; 对曝气头的技术要求较高，普通曝气头易堵塞，维修困难。 这种方法厌氧池的氧化还原电位较高，除磷效果差，总容积利用率低，一般小于50，适用于污水量较小场合。中小规模污水处理厂，特别当规模10万m3/d时，宜选用氧化沟工艺或其改进型和SBR法及其改进型。其原因:去除有机物及N, P效率高;抗冲击负荷能力强;不设初沉池或及二沉池，设施简单，省基建费，方便管理;基建费低，且规模越小，优势越明显;处理设备基本可实现国产化，设备费大幅降低。氧化沟和SBR工艺均可以控制氮、磷，由于氧化沟和SBR工艺占地面积有较大差别，在氧化沟和SBR污水处理工艺之间选择主要考虑土地资源条件，土地资源条件紧张的地区宜采用SBR污水处理工艺，土地资源丰富的地区宜采用氧化沟污水处理工艺。当没有脱氮、除磷要求，在非重点流域和非水源保护区的建制镇建设污水处理厂时，根据当地经济条件和水污染控制要求，可先实行一级强化处理，预留建设二级以上深度处理的能力。4)生物膜法 图5 生物滤池工艺优点:生物滤池处理构筑物构造简单，操作容易，基建费用少，依靠自然通风供氧，运行费用较低。缺点:占地面积大，向周围散发臭味，影响周边环境，微生物附着在滤料固定的表面生长，对污水浓度或流量变化、季节和环境变化的适应性较差，而且出水水质中悬浮物浓度较高。AB法AB法可有效地处理污染物质浓度高且水质水量变化剧烈的城市污水。AB法污水处理工艺是两段活性污泥法，分为A段和B段。生物在A段通过吸附降解有机物，生物在B段通过氧化分解来进一步去除残存有机物。图6 AB法工艺AB法的特征:系统不设初沉池，由吸附池和中间沉淀池组成A段为一级处理系统，A段和B段各自拥有自己独立的污泥回流系统，两段完全分开，互不相混，有各自独立的微生物群体，A段和B段分别在负荷相差悬殊的情况下运行。对于城市污水处理厂，当需要进行脱氮除磷而原水BODS250mg/L时，不宜采用AB法，而宜采用A/0或AZ/0法;当BODS 300mg/L时，采用AB法比采用A/0或A2/0法更为经济有效。优点:基建投资和运行费用低抗冲击负荷能力强，对进水水质有较强的适应性运行稳定，很少出现污泥膨胀等故障，出水水质好适于对超负荷的一段传统法进行改造，提高其处理能力，便于新建厂的分期建设，适合我国国情。缺点:A段污泥产量高，在超负荷下运行，容易发生厌氧反应，产生恶臭气体。3.2.3 污泥处理城市污水三级处理水处理工艺主要是根据二级出水水质，将多种深度处理技术合理组合形成污水深度处理工艺。可大体分为传统高级处理工艺(包含混凝、沉淀、过滤、活性炭吸附;以膜分离为主的工艺组合技术);臭氧活性炭工艺:(部分传统工艺+MF, UF, NF等膜活性炭和膜分离为主工艺等。污水处理工艺的作用仅仅是通过生物降解转化作用和固液分离，在使污水得到净化的同时将污染物富集到污泥中，包括一级处理工段产生的初沉污泥、二级处理工段产生的剩余活性污泥以及三级处理产生的化学污泥。由于这些污泥含有大量的有机物和病原体，而且极易腐败发臭，很容易造成二次污染，消除污染的任务尚未完成。污泥必须经过一定的减容、减量和稳定化无害化处理并妥善处置。污泥处理处置的成功与否对污水厂有重要的影响，必须重视。如果污泥不进行处理，污泥将不得不随处理后的出水排放，污水厂的净化效果也就会被抵消掉。污泥中含有大量的水分，污泥处理的目的就是使其脱水及防止二次污染，减小体积、有利运输，在可能的条件下综合利用，变害为利。